KR101572442B1 - 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치 - Google Patents

Abstract

가스제거 장치가 개시된다. 가스제거 장치는, 압력 용기; 상기 압력 용기 내부에 설치되고, 상기 압력 용기의 일측을 관통하는 피처리액 이송 배관을 통해 유입되는 피처리액을 경물질과 중물질로 1차 분리하는 하이드로 사이클론; 상기 압력 용기 내부에 설치되고, 측벽 일측에 형성된 홈이 상기 하이드로 사이클론의 출구단과 연결되어 상기 하이드로 사이클론으로부터 1차 분리된 중물질을 유입받고, 상기 하이드로 사이클론의 배출 압력에 의해 내측 벽면을 따라 회전하며 수직 하방으로 이동되는 중물질의 회전력에 의해 중물질에 포함된 경물질이 2차 분리되는 재처리용 배관을 포함한다.

Description

기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치{Degassing device having oil re-saparaton function}

본 발명은 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치에 관한 것이다.

최근 환경 오염, 특히 수질 오염에 관한 문제는 전 세계적인 주요 관심사가 되었으며, 이에 따라 각국은 자국 영토 내의 각종 오폐수 및 인근 해안에서의 해양 오염수 처리에 관하여 지속적인 연구개발을 진행하고 있다.

오염수를 처리하거나, 물과 기름이 혼합된 혼합액에서 물과 기름을 분리하는 등의 목적으로 하이드로 사이클론(hydro-cyclone)이 사용되고 있으며, 하이드로 사이클론을 이용하여 각종 오폐수 등을 처리하기 위한 수처리 시스템에 대한 기술적 사상은 한국공개특허 제2010-0027709호 등에 다양하게 개시되어 있다.

일반적으로 종래기술에 따른 수처리 시스템의 경우, 하이드로 사이클론에 의해 분리된 처리액에 포함된 가스 성분을 제거하거나, 처리액에 여전히 포함된 기름 성분을 제거하기 위해 가스제거 드럼(degassing drum)이 독립적으로 구성되어 하이드로 사이클론의 후단에 연결되는 구성을 가진다.

그러나 종래기술과 같이, 하이드로 사이클론과 가스제거 드럼을 독립적으로 구성하고 이들을 연결하기 위한 배관을 설치하는 경우 많은 설치 공간이 요구되는 문제점이 있다.

또한 해양에서 원유생산을 목적으로 하는 FPSO(Floating Production Storage and Off-loading)의 수처리 시스템에서 배출되는 물 성분 역시 IMO(International Maritime Organization)에 의한 규제가 강화되고 있어 보다 효과적인 수처리가 요구된다.

본 발명은 가스제거 드럼 내에 하이드로 사이클론과 재처리용 배관을 추가함으로써 가스 및 잔존 기름 성분에 대한 분리 효율을 증진시키고, 또한 수처리 시스템의 설치 공간을 최소화할 수 있는 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 하이드로 사이클론으로부터 유입되는 피처리액으로부터 가스 및 잔존 기름 성분을 재분리함으로써 최종적으로 배출될 물에 포함된 기름 성분 및 가스 농도를 감소시킬 수 있는 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 압력 용기(100); 상기 압력 용기(100) 내부에 설치되고, 상기 압력 용기(100)의 일측을 관통하는 피처리액 이송 배관을 통해 유입되는 피처리액을 경물질과 중물질로 1차 분리하는 하이드로 사이클론(110); 상기 압력 용기(100) 내부에 설치되고, 측벽 일측에 형성된 홈이 상기 하이드로 사이클론(110)의 출구단과 연결되어 상기 하이드로 사이클론(110)으로부터 1차 분리된 중물질을 유입받고, 상기 하이드로 사이클론(110)의 배출 압력에 의해 내측 벽면을 따라 회전하며 수직 하방으로 이동되는 중물질의 회전력에 의해 중물질에 포함된 경물질이 2차 분리되는 재처리용 배관(120)을 포함하는 가스제거 장치가 제공된다.

가스제거 장치는, 상기 압력 용기(100) 내의 압력을 조절하는 압력 조절기를 더 포함하되, 상기 압력 조절기는 상기 압력 용기(100) 내의 압력을 미리 지정된 압력 이하로 유지하기 위하여 상기 2차 분리되는 과정에서 중물질로부터 분리된 가스를 상기 압력 용기(100)의 외부로 배출할 수 있다.

상기 하이드로 사이클론(110)에는 피처리액을 유입받아 경물질과 중물질로 1차 분리하는 복수의 라이너(liner)가 장착되고, 각각의 라이너는 피처리액 이송 배관과 대응되도록 연결되어 피처리액을 유입받기 위한 입구단(inlet), 입구단을 통해 유입되는 피처리액이 원심분리되기 위해 이송되는 몸체, 피처리액이 상기 몸체 내에서 이송되는 과정에서 원심 분리된 경물질을 배출하기 위한 보텍스 파인더(votex finder) 및 원심 분리되어 상기 몸체를 통해 이송된 중물질이 배출되기 위한 상기 출구단을 구비하며, 각각의 라이너에 피처리액을 공급하기 위해 개별적으로 입구단에 각각 연결되는 피처리액 이송 배관에는 밸브가 설치되고, 각 피처리액 이송 배관에 설치된 밸브의 온 조작 또는 오프 조작을 통해 피처리액을 유입받아 경물질과 중물질을 1차 분리하도록 동작할 라이너의 수량이 조절될 수 있다.

삭제

상기 하이드로 사이클론(110)은 사선(射線)의 기울기를 가지도록 설치될 수 있다.

상기 재처리용 배관(120)의 상부 면은 개방될 수 있다.

상기 재처리용 배관(120)에서 2차 분리된 중물질을 상기 압력 탱크(100) 내부에 배출하는 배출관의 출구 전면에는 충격판(140)이 설치될 수 있다.

상기 압력 용기(100)의 내측 영역은 제1 영역과 제2 영역으로 분리하기 위한 위어(150)가 설치되고, 상기 하이드로 사이클론(110)에 의해 1차 분리된 경물질과 상기 재처리용 배관(120)에 의해 2차 분리된 경물질은 상기 제2 영역으로 이동될 수 있다.

상기 재처리용 배관(120) 내부에는 2차 분리된 경물질을 배출하기 위한 배출관이 설치될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 가스제거 드럼 내에 하이드로 사이클론과 재처리용 배관을 추가함으로써 가스 및 잔존 기름 성분에 대한 분리 효율을 증진시키고, 또한 수처리 시스템의 설치 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한 하이드로 사이클론으로부터 유입되는 피처리액으로부터 가스 및 잔존 기름 성분을 재분리함으로써 최종적으로 배출될 물에 포함된 기름 성분 및 가스 농도를 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치의 구성을 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1 내지 3은 본 발명의 각 실시예들에 따른 가스제거 장치의 구성을 나타낸 도면들이다.

도 1을 참조하면, 가스제거 장치는 압력 용기(Pressure vessel)(100), 압력 용기(100) 내측에 설치되는 하이드로 사이클론(110) 및 재처리용 배관(120)을 포함할 수 있다. 도 1에는 하이드로 사이클론(110)에 하나의 라이너(liner)만 장착되어 구동되는 경우가 예시되었으나 복수의 라이너가 하이드로 사이클론(110) 내에 설치될 수도 있음은 당연하다.

하이드로 사이클론(110)에 포함되는 라이너는 피처리액을 유입받기 위한 입구단(inlet), 원심 분리된 가벼운 성분(light fraction)의 물질(예를 들어, 기름일 수 있고, 이하 "경물질"이라 칭함)을 배출하기 위한 보텍스 파인더(Votex finder)와 원심 분리된 무거운 성분(heavy fraction)의 물질(예를 들어, 물일 수 있고, 이하 "중물질"이라 칭함)을 배출하기 위한 출구단(Spigot)을 포함할 수 있다.

라이너의 출구단은 재처리용 배관(120)의 측벽을 관통한 홀(hole)과 연결되어, 하이드로 사이클론(110)에 의해 처리된 중물질이 재처리용 배관(120)으로 유입된다.

하이드로 사이클론(110)에 복수의 라이너가 구비되는 경우, 각각의 라이너의 출구단이 재처리용 배관(120)의 측벽에 형성된 각각의 홀에 대응되도록 연결되도록 하거나, 각 라이너의 출구단들이 하나의 배관으로 합류되어 재처리용 배관(120)에 형성된 하나의 홀에 연결되도록 할 수도 있다.

또한, 이 경우 각각의 라이너의 입구단으로 피처리액을 이송하는 피처리액 이송 배관은 예를 들어 각각의 라이너별로 개별 설치되거나 하나의 피처리액 이송 배관이 분기되어 복수의 라이너의 입구단에 각각 연결될 수도 있다. 피처리액 이송 배관에는 밸브가 개재되고, 밸브의 온/오프 조작을 통해 피처리액의 유량에 따라 피처리액의 원심 분리 처리를 실시할 라이너의 수량을 조절할 수도 있다. 물론, 밸브 이외에 피처리액이 유입량 조절을 목적으로 하는 별도의 장치가 고려될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.

하이드로 사이클론(110)에 구비된 라이너에 피처리액이 유입되면, 라이너에서 수행되는 원심 분리 처리에 의해 분리된 경물질(예를 들어, 기름)은 라이너의 상부의 보텍스 파인더를 통해 위어(wier)(150) 외부로 배출된다. 이때, 보텍스 파인더에 설치된 경물질 배출용 배관이 이용될 수도 있다.

또한 라이너의 원심 분리 처리에 의해 분리된 중물질은 하이드로 사이클론(110)의 하부에 형성된 출구단을 통해 재처리용 배관(120)으로 유입된다.

중물질은 하이드로 사이클론(110)의 배출 압력에 따른 배출 속도로 하이드로 사이클론(110)의 축 방향(즉 하이드로 사이클론(110)의 설치 방향과 평행) 및 재처리용 배관(120)의 접선 방향인 내측 벽면을 따르는 방향으로 재처리용 배관(120) 내부에 유입되고, 재처리용 배관(120) 내부로 유입된 중물질은 재처리용 배관(120)의 내측 벽면을 따라 회전하면서 수직 하방으로 이동한다.

이 과정에서 중물질 내에 포함된 경물질(즉, 하이드로 사이클론(110)의 원심 분리에 의해 분리되지 않은 경물질)은 하이드로 사이클론(110) 내부에서 수행되는 원심 분리 기법과 유사하게, 재처리용 배관(120)의 내부 공간에서 중물질이 회전하는 회전축 방향(즉, 중심 영역)으로 이송된다.

중물질이 회전하는 회전축 방향으로 이송된 경물질은 상부로 떠오르게 되고, 상부로 부상된 경물질(예를 들어 기름)은 기름 배출관(160)을 통해 위어(150)에 의해 구획된 제1 영역(예를 들어, 배출되는 기름을 저장하기 위해 구획된 영역)으로 배출된다.

재처리용 배관(120) 내부의 수면은 위어(150)에 의해 구획된 제2 영역(배출되는 물을 저장하기 위해 구획된 영역)에 저장된 중물질(또는 중물질의 상부에 쌓인 경물질)의 수위와 거의 일치될 수 있으므로, 기름 배출관(160)의 일 단부는 제2 영역의 수면 높이와 거의 유사하게 설치될 수 있을 것이다. 여기서, 제2 영역의 수위가 소정의 높이로 조절될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

그리고, 재처리용 배관(120)의 내측 벽면을 따라 회전하면서 바닥 영역까지 이동된 중물질은 중물질 배출용 배관(130)을 통해 배출된다.

여기서, 중물질 배출용 배관(130)에서 배출되는 중물질은 소정의 배출 압력 및 회전력을 가지고 중물질 배출용 배관(130)의 출구 전면에 위치한 충격판(140)을 충격하게 된다. 이 과정에서 배출된 중물질의 운동 방향은 변경되고, 압력 용기(100)의 앞단으로부터 위어(150) 방향으로 이동하는 유동이 발생되게 된다. 따라서 충격판(140)은 가능한 압력 용기(100)의 앞단(즉, 위어(150)에서 가장 멀어지는 위치)에 위치하는 것이 바람직할 수 있다.

재처리용 배관(120) 등에서 재분리된 중물질과 경물질은 위어(150)에 의해 구획된 제2 영역에서 각각의 층을 이루도록 분리된 상태로 저장될 수 있고, 저장되는 경물질 또는/및 중물질 양이 증가됨으로써, 상측에 위치하여 위어(150)의 높이 이상으로 상승된 경물질은 위어(150) 외부(즉, 제1 영역)로 배출될 수 있다.

위어(150)에 의해 구획된 제1 영역에 저장되는 중물질의 수위 조절을 위해 중물질을 외부로 배출하기 위한 배출관과, 제2 영역에 저장되는 경물질을 외부로 배출하기 위한 배출관이 압력 용기(100)의 일 측에 각각 설치될 수 있음은 당연하다.

삭제

삭제

삭제

삭제

또한, 하이드로 사이클론(110)으로부터 중물질이 유입되어 재처리용 배관(120) 내에서 회전 운동함으로써 다시 중물질과 경물질로 분리되는 전술한 과정에서 하이드로 사이클론(110)으로부터 유입된 중물질 내에 포함된 가스 성분이 배출될 수 있다.

배출된 가스 성분은 압력 용기(100)의 상부 공간 및 내부 공간에 밀집되어 압력 용기(100) 내부의 압력을 상승시키게 된다.

따라서 압력 용기(100)의 일측에는 압력 용기(100) 내부의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(도시되지 않음)와 압력 용기(100) 내의 압력을 소정의 압력 이하로 유지하기 위한 압력 조절기(도시되지 않음)가 더 설치될 수 있다.

도 1의 실시예에서는 하이드로 사이클론(110)에 포함된 라이너가 수평 방향으로 설치되는 경우가 예시되었으나, 하이드로 사이클론(110)에서 배출되는 중물질이 재처리용 배관(120) 내부에서 보다 큰 회전력을 가지고 회전됨으로써 중물질로부터 기상 성분과 경물질(예를 들어 기름)이 보다 효과적으로 분리되고, 또한 라이너의 출구단이 수면 가까이 위치시킬 수 있도록 하기 위해, 도 2에 예시된 바와 같이 라이너는 사선(射線)의 기울기를 가지도록 설치될 수도 있다.

또한 재처리용 배관(120)의 높이를 제2 영역의 수면 높이에 비해 지나치게 높지 않도록 형성함으로써 재처리용 배관(120) 내부에서 부상된 경물질이 재처리용 배관(120)의 상부 개방 공간을 통해 배출되어 제2 영역의 수면 위쪽에 용이하게 쌓이도록 할 수도 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 재처리용 배관(120)에서 분리된 경물질의 배출을 촉진시키기 위해 기름 배출관(160)이 더 설치될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 압력 용기 110 : 하이드로 사이클론
120 : 재처리용 배관 130 : 중물질 배출용 배관
140 : 충격판 150 : 위어
160 : 기름 배출관

Claims (10)

1. 압력 용기;
   상기 압력 용기 내부에 설치되고, 상기 압력 용기의 일측을 관통하는 피처리액 이송 배관을 통해 유입되는 피처리액을 경물질과 중물질로 1차 분리하는 하이드로 사이클론;
   상기 압력 용기 내부에 설치되고, 측벽 일측에 형성된 홈이 상기 하이드로 사이클론의 출구단(spigot)과 연결되어 상기 하이드로 사이클론으로부터 1차 분리된 중물질을 유입받고, 상기 하이드로 사이클론의 배출 압력에 의해 내측 벽면을 따라 회전하며 수직 하방으로 이동되는 중물질의 회전력에 의해 중물질에 포함된 경물질이 2차 분리되는 재처리용 배관; 및
   상기 압력 용기 내의 압력을 조절하는 압력 조절기를 포함하되,
   상기 압력 조절기는 상기 압력 용기 내의 압력을 미리 지정된 압력 이하로 유지하기 위하여 상기 2차 분리되는 과정에서 중물질로부터 분리된 가스를 상기 압력 용기의 외부로 배출하는, 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 하이드로 사이클론에는 피처리액을 유입받아 경물질과 중물질로 1차 분리하는 복수의 라이너(liner)가 장착되고,
   각각의 라이너는 피처리액 이송 배관과 대응되도록 연결되어 피처리액을 유입받기 위한 입구단(inlet), 입구단을 통해 유입되는 피처리액이 원심분리되기 위해 이송되는 몸체, 피처리액이 상기 몸체 내에서 이송되는 과정에서 원심 분리된 경물질을 배출하기 위한 보텍스 파인더(votex finder) 및 원심 분리되어 상기 몸체를 통해 이송된 중물질이 배출되기 위한 상기 출구단을 구비하며,
   각각의 라이너에 피처리액을 공급하기 위해 개별적으로 입구단에 각각 연결되는 피처리액 이송 배관에는 밸브가 설치되고, 각 피처리액 이송 배관에 설치된 밸브의 온 조작 또는 오프 조작을 통해 피처리액을 유입받아 경물질과 중물질을 1차 분리하도록 동작할 라이너의 수량이 조절되는, 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 하이드로 사이클론은 사선(射線)의 기울기를 가지도록 설치되는, 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 재처리용 배관의 상부 면은 개방되는, 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 재처리용 배관에서 2차 분리된 중물질을 상기 압력 탱크 내부에 배출하는 배출관의 출구 전면에는 충격판이 설치되는, 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치.
9. 제3항에 있어서,
   상기 압력 용기의 내측 영역은 제1 영역과 제2 영역으로 구획하여 분리하기 위한 위어가 설치되고,
   상기 하이드로 사이클론으로부터 유입되는 1차 분리된 중물질을 내측 벽면을 따라 회전시키며 수직 하방으로 이동시키는 상기 재처리용 배관은 상기 제1 영역에 설치되며,
   상기 재처리용 배관의 측벽 일측에 형성된 홈에 출구단이 연결되는 상기 라이너의 보텍스 파인더는 1차 분리된 경물질이 상기 위어의 상부 공간을 통해 상기 제2 영역으로 배출되도록 하는 위치에 설치되고,
   상기 재처리용 배관의 내부에는 2차 분리된 경물질이 상기 제2 영역으로 이송되도록 하기 위해 일 단부가 상기 위어를 관통하도록 연장된 배출관이 설치되는, 기름의 재분리 기능을 구비한 가스제거 장치.
10. 삭제

Images